第4章光源的调制和光发射机要点解析.ppt

* * * 光源与光纤的耦合，一般采用两种方式，即直接耦合与透镜耦合。 直接耦合方式中 1°将经处理的光纤端面尽可能地靠近光源的发光面，当调整到耦合效率最高时，用粘接剂（或金属化封装）将光纤与光源的相对位置固定。 2°光纤端面可以处理成平面，也可以采用拉锥烧球的方法在光纤端面形成一个透镜以增加耦合效率，如图4.18所示。 一般地，单模光纤与面发光二极管的直接耦合效率均为1%，与边发光二极管的耦合效率约为10%，而与LD的耦合效率可以达到40%，采用多模光纤时，耦合效率可以高一些。 图4.19给出了在光源与单模光纤之间采用了一个球透镜的共焦耦合方式，球透镜的作用是将光源发出的光进行汇聚聚焦在光纤芯上，这种耦合方式的耦合效率可达到70%。 不管采用哪一种方式，除耦合效率要尽是高以外，还要求耦合效率不随时间发生变化，和具有很高的机械稳定性。 在LD与光纤的耦合中，还要求考虑的另一个问题是耦合引起的反射对LD的影响，LD对反射光信号极为敏感，即使是很微弱的光反馈，都可能使激光器工作不稳定而影响系统的性能，可以采用在可能引起光反馈的表面镀制减反膜及光纤端面磨成一小角度的方法来减小反射，在要求特别高的场合（例如相干光通信），要求在光源光纤之间采用光隔离器。 Thank You * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 第四章 光源的调制和光发射机 数字光发射机的功能是把电端机输出的数字基带电信号转换为光信号，并用耦合技术有效注入光纤线路。电/光转换是用承载信息的数字电信号对光源进行调制来实现的。 §4-1光源的调制 在目前技术成熟并在实际中广泛使用的强度调制――直接检波(IM-DD)，光纤通信系统中，主要有两种调制方式。 一类是直接调制：即直接在光源上进行调制，直接调制半导体激光器的注入电流； 另一类是间接调制：即不直接调制光源，而是在光源输出的通路上外加调制来对光波进行调制，这种调制器可通过电/光效应或声/光效应等，利用晶体传输特性随电压变化来实现对光波的调制。 第四章 光源的调制和光发射机 一、光源的直接调制 这种调制方式又称为“内调制”。 直接调制常用的三种方法 ①模拟强度调制（AIM）这种方式与基带传输相似。 ②脉冲位置调制（PPM）这种方式适应光源和检测管的特性，实际仍属于模拟调制。 ③数字调制，如PCM－IM，这是常用方式。 模拟信号的直接调制 这种调制方法就是直接让LED的注入电流跟随反映语音或图像等模拟量变化，从而使LED管的输出光功率跟随模拟信号变化(如图4.1)。 由图可见，这了使已调制的光波信号的非线性失真小，应适当选择直流偏置注入电流的大小。 数字信号的直接调制 LD和LED直接光强数字调制原理如图4.2所示： It：阈值电流 IB：偏置电流 ID：注入调制电流 由图可见，当LD激光器的驱动电流I大于阈值It电流时，输出光功率P和驱动电流I基本上是线性关系，输出光功率正比于输入电流，所以输出光信号反映输入电信号。 二、光源的间接调制 如图4.3所示，它是根据某些“电/光”或“声/光”晶体的光波传输特性随电压或声压等外界因素的变化而变化的物理现象而提出的一种调制方式。 对光源的直接调制，具有简单方便等优点，但这种调制方法会使得激光器的动态谱线增宽，造成在传输时色散增大，从而限制了通信容量和传输速率。 采用间接调制可克服上述缺点，尤其在调制速率上，至少可提高一个数量级。 下面简单介绍常用的二种间接调制器。 1、电/光调制器 电－光调制器的基本工作原理是晶体的线性电光效应，电光效应是指：电场引起晶体折射率变化的现象。能够产生电光效应的晶体称为电光晶体。 如令Δｎ为电光晶体折射率由外加电场 引起的变化，它可随 成线性变化，也可随E成平方变化（非线性）。在调制器中，主要利用电光晶体Δｎ的线性变化项，称帕克耳效应。（Pockels effect）。 2、声/光调制器 声/光调制器是利用介质的声光效应制成。 所谓声光效应，是由于声波在介质中传播时，介质受声波压强作用而产生应变，这种应变使得介质的折射率发生变化，从而影响光波传输特性，这就是声光效应。